Metabolisme Karbohidrat: Pengertian, Proses, Dan Macam-macamnya

Metabolisme karbohidrat adalah proses kimia yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup untuk mengolah karbohidrat, baik itu reaksi pemecahan (katabolisme) maupun reaksi pembentukan (anabolisme).

metabolisme karbohidrat

Kebutuhan utama makhluk hidup adalah makanan. Makanan merupakan bahan utama yang kita butuhkan untuk menghasilkan energi guna melaksanakan semua aktivitas hidup. Perubahan makanan menjadi energi, tentu terjadi dalam sel sebagai suatu satuan fungsional dan struktural terkecil yang menyusun tubuh makhluk hidup.

Karbohidrat adalah senyawa yang terdiri dari unsur hidrogen, karbon dan oksigen. Jumlah atom karbonnya bisa bervariasi. Hampir sebagian besar organisme mendapatkan sebagian besar energi untuk menunjang kehidupannya dari karbohidrat. Secara umum, karbohidrat atau sakarida (berasal dari bahasa Yunani yang artinya ‘gula’) dibagi menjadi 2 jenis, yakni:

  1. Karbohidrat Sederhana, adalah karbohidrat yang terdiri dari satu unit gula (monosakarida) atau unit gula dobel (disakarida). Karbohidrat dengan satu unit gula disebut gula sederhana atau monosakarida (mono = satu; sakarida = gula).
  2. Karbohidrat kompleks, adalah karbohidrat yang terdiri dari 3 unit gula atau lebih dan tertaut dalam rantai. Karbohidrat yang terdiri dari 3 sampai 10 unit gula disebut oligosakarida (oligo = beberapa), sedangkan karbohidrat yang terdiri dari banyak unit gula disebut polisakarida (poli = banyak).

Baca juga: Materi Mutasi Gen: Pengertian, Jenis Dan Penyebab, Beserta Contohnya

Metobolisme Karbohidrat

Semua jenis karbohidrat diserap dalam bentuk monosakarida, proses penyerapan ini terjadi di usus halus. Glukosa dan galaktosa memasuki aliran darah dengan jalan transfer aktif, sedangkan fruktosa dengan jalan difusi. Para ahli sepakat bahwa karbohidrat hanya dapat diserap dalam bentuk disakarida. Hal ini dibuktikan dengan dijumpainya maltosa, sukrosa dan laktosa dalam urine apabila mengkonsumsi gula dalam jumlah banyak. Akhimya berbagai jenis karbohidrat diubah menjadi glukosa sebelum diikut sertakan dalam proses metabolisme.

Proses metabolisme karbohidrat yaitu sebagai berikut:

1. Glikolisis

 

metabolisme karbohidrat

Glikolisis merupakan rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP. NADH (Nikotinamida Adenina Dinukleotida Hidrogen) adalah koenzim yang mengikat elektron (H), sehingga disebut sumber elektron berenergi tinggi. ATP (adenosin trifosfat) merupakan senyawa berenergi tinggi. Setiap pelepasan gugus fosfatnya menghasilkan energi. Pada proses glikolisis, setiap 1 molekul glukosa diubah menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP.

Glikolisis memiliki sifat-sifat, antara lain: glikolisis dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob, glikolisis melibatkan enzim ATP dan ADP, serta peranan ATP dan ADP pada glikolisis adalah memindahkan (mentransfer) fosfat dari molekul yang satu ke molekul yang lain. Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di sitoplasma (sitosol). Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan yang terdiri dari 5 tahapan penggunaan energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Berikut ini reaksi glikolisis secara lengkap: Dari skema tahapan glikolisis menunjukkan bahwa energi yang dibutuhkan pada tahap penggunaan energi adalah 2 ATP. Sementara itu, energy yang dihasilkan pada tahap pelepasan energi adalah 4 ATP dan 2 NADH. Dengan demikian, selisih energi atau hasil akhir glikolisis adalah 2 ATP + 2 NADH.

Proses pembentukan ATP inilah yang disebut fosforilasi. Pada tahapan glikolisis tersebut, enzim mentransfer gugus fosfat dari substrat (molekul organic dalam glikolisis) ke ADP sehingga prosesnya disebut fosforilasi tingkat substrat.

2. Dekarboksilasi oksidatif

Tahapan dekarboksilasi oksidatif, yaitu tahapan pembentukan CO2 melalui reaksi oksidasi reduksi (redoks) dengan O2 sebagai penerima elektronnya. Dekarboksilasi oksidatif ini terjadi di dalam mitokondria sebelum masuk ke tahapan siklus Krebs. Oleh karena itu, tahapan ini disebut sebagai tahapan sambungan (junction) antara glikolisis dengan siklus Krebs. Pada tahapan ini, asam piruvat (3 atom C) hasil glikolisis dari sitosol diubah menjadi asetil koenzim A (2 atom C) di dalam mitokondria. Pada tahap 1, molekul piruvat (3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO2 (piruvat dipecah menjadi CO2 dan molekul berkarbon 2). Pada tahap 2, NAD+ direduksi (menerima elektron) menjadi NADH + H+. Pada tahap 3, molekul berkarbon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzim A) sehingga terbentuk asetil Ko-A. Hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO2, dan 2NADH.

3. Siklus Krebs

metabolisme karbohidrat

Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria dan disebut juga siklus asam trikarboksilat. Hal ini disebabkan siklus Krebs tersebut menghasilkan senyawa yang mempunyai gugus karboksil, seperti asam sitrat dan asam isositrat. Asetil koenzim A hasi dekarboksilasi oksidatif memasuki matriks mitokondria untuk bergabung dengan asam oksaloasetat dalam siklus Krebs, membentuk asam sitrat. Demikian seterusnya, asam sitrat membentuk bermacam-macam zat dan akhirnya membentuk asam oksaloasetat lagi.

Berikut ini tahapan-tahapan dari 1 kali siklus Krebs:

  1. Asetil Ko-A (2 atom C) menambahkan atom C pada oksaloasetat (4 atom C) sehingga dihasilkan asam sitrat (6 atom C).
  2. Sitrat menjadi isositrat (6 atom C) dengan melepas H2O dan menerima H2O kembali.
  3. Isositrat melepaskan CO2 sehingga terbentuk – ketoglutarat (5 atom C).
  4. Ketoglutarat melepaskan CO2. NAD+ sebagai akseptor atau penerima elektron) untuk membentuk NADH dan menghasilkan suksinil Ko-A (4 atom C).
  5. Terjadi fosforilasi tingkat substrat pada pembentukan GTP (guanosin trifosfat) dan terbentuk suksinat (4 atom C).
  6. Pembentukan fumarat (4 atom C) melalui pelepasan FADH2.
  7. Fumarat terhidrolisis (mengikat 1 molekul H2O) sehingga membentuk malat (4 atom C).
  8. Pembentukan oksaloasetat (4 atom C) melalui pelepasan NADH. satu siklus Krebs tersebut hanya untuk satu molekul piruvat saja.

4. Transfer electron

Sebelum masuk rantai tanspor elektron yang berada dalam mitokondria, 8 pasang atom H yang dibebaskan selama berlangsungnya siklus Krebs akan ditangkap oleh NAD dan FAD menjadi NADH dan FADH. Pada saat masuk ke rantai transpor elektron, molekul tersebut mengalami rangkaian reaksi oksidasi-reduksi (Redoks) yang terjadi secara berantai dengan melibatkan beberapa zat perantara untuk menghasilkan ATP dan H2O. Beberapa zat perantara dalam reaksi redoks, antara lain flavoprotein, koenzim A dan Q serta sitokrom yaitu sitokrom a, a3, b, c, dan c1. Semua zat perantara itu berfungsi sebagai pembawa hidrogen/pembawa elektron (electron carriers) untuk 1 molekul NADH2 yang masuk ke rantai transpor elektron dapat dihasilkan 3 molekul ATP sedangkan dari 1 molekul FADH2 dapat dihasilkan 2 molekul ATP.

5. Glikogenesis

metabolisme karbohidrat

Kelebihan glukosa dalam tubuh akan disimpan dalam hati dan otot (glikogen) ini disebut glikogenesis. Glukosa yang berlebih ini akan mengalami fosforilasi menjadi glukosa-6-phospat. Di otot reakssi ini dikatalis oleh enzim heksokinase sedangkan di hati dikatalis oleh glukokinase. Glukosa-6-phospat diubah menjadi glukosa-1-phospat dengan katalis fosfoglukomutase menjadi glukosa-1,6-biphospat. Selanjutnya glukosa-1-phospat bereaksi ddengan uridin triphospat (UTP) untuk membentuk uridin biphospat glukosa (UDPGlc) dengan katalis UDPGlc pirofosforilase.

6. Glikogenolisis

Proses perubahan glikogen menjadi glukosa. atau kebalikan dari glikogenesis.

7. Glikoneogenesis

Proses pembentukan glukosa dari senyawa prekursor karbohidrat pada jaringan hewan (hati), tumbuhan (biji) dan mikroorganisme Pada hewan prekursor penting dalam glukoneogenesis :piruvat, gliserol dan asam Amino Reaksi glukoneogenesis berlangsung di semua organisme dengan pola yang sama, perbedaan terjadi pada beberapa senyawa metabolit dan sistem pengaturannya. Perbedaan utama glikolisis dan glukoneogenesis:

Glikolisis : glukosa menjadi piruvat

Glukoneogenesis : piruvat menjadi glukosa

Pengaturan glikolisis dan glukoneogenesis adalah secara berlawanan. Asetil KoA akan menghambat secara allosterik pembentukan piruvat menjadi asetil Ko A, tetapi meningkatkan piruvat menjadi oksaloasetat.

Metabolisme lemak

Metabolisme Lemak Ada 3 fase:

  1. â oksidasi: proses merubah asam lemak menjadi asetil Co-
  2. Siklus Kreb: proses merubah asetil Co-A menjadi H
  3. Fosforilasi Oksidatif: proses mereaksikan H + O menjadi H2O + ATP

Metabolisme Lemak:

1. Di mulut, lemak mulai mengalami tahapan pencernaan, terjadi penyesuaian suhu tertentu pada saat lemak dikunyah di mulut.

2.    Pada lambung, lemak mengalami proses pencernaan dengan bantuan asam dan enzim menjadi bentuk yang lebih sederhana.

3. Selanjutnya lemak akan memasuki hati, empedu, dan masuk ke dalam usus kecil.

4. Dari kantung empedu lemak akan bergabung dengan bile yang merupakan senyawa yang penting untuk proses pencernaan pada usus kecil. Selanjutnya hasil pemecahan tersebut akan diubah oleh enzim lipase pankreas menjadi asam lemak dan gliserol

5. Kelebihan lemak kemudian disimpan dalam tubuh, dan sebagai akan bergabung dengan senyawa lain seperti fiber yang akan di keluarkan melewat usus besar.

 

Demikian penjelasan tentang Metabolisme Karbohidrat, semoga membantu Anda dalam kebingungan mengerjakan tugas makalah, rangkuman ataupun tugas lainnya. Semoga bermanfaat.

Author: Wa Ode

Jangan pernah meremehkan diri sendiri. Bila kamu tak bahagia dengan hidupmu, perbaiki apa yang salah, dan TERUSLAH MELANGKAH.